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预裂爆破、光面爆破和缓冲爆破的比较和应用

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:预裂缝形成后,再起爆主爆炮孔和缓冲炮孔,预裂缝能在一定范围内减轻开挖区主爆炮孔爆破时对边坡所产生的震动和破坏作用。缓冲爆破与预裂爆破都称为减震爆破,两者不同的是,预裂爆破于主爆炮孔之前起爆,在主爆炮孔与被保护岩体之间预先炸出一条裂缝。

预裂爆破、光面爆破和缓冲爆破的比较和应用

露天矿开采至最终境界时,爆破工作涉及保护边坡稳定的问题。预裂爆破就是沿设计开挖轮廓打一排小孔距的平行深孔,减少装药量,采用不耦合装药结构,在开挖区主爆炮孔爆破之前同时起爆,在这一排预裂孔间连线的方向上形成一条平整的预裂缝(宽度可达1~2 cm)。预裂缝形成后,再起爆主爆炮孔和缓冲炮孔,预裂缝能在一定范围内减轻开挖区主爆炮孔爆破时对边坡所产生的震动和破坏作用。预裂爆破也广泛地应用在水利电力、交通运输、旧建筑物基础拆除、船坞码头等工程之中。

1.预裂爆破参数

1)炮孔直径

预裂爆破的炮孔直径大小对于孔壁处留下的预裂孔痕率有较大的影响,而孔痕率的多少是反映预裂爆破效果的一个重要指标。一般孔径越小,孔痕率就越高。故一些大中型露天矿用潜孔钻机凿预裂炮孔,孔径为110~150 mm。使用牙轮钻机时,孔径为250 mm。

2)不耦合系数

预裂爆破不耦合系数以2~5为宜。在允许的线装药密度的情况下,不耦合系数可随孔距的减小而适当增大。岩石抗压强度大时,应取较小的不耦合系数值。

3)线装药系数

线装药系数是指炮孔装药量与不包括填塞部分的炮孔长度之比,也叫线装药密度,单位是g/m3,采用合适的线装药系数可以控制爆炸能对岩体的破坏。该值可通过试验方法确定,也可用下列经验公式确定:

(1)保证不损坏孔壁(除相邻炮孔间邻连线方向外)的线装药系数为

式中,δy为岩石极限抗压强度,MPa;r为预裂孔半径,mm。

(2)保证形成贯通相邻炮孔裂缝的线装药系数为式中,a为孔间距;其他符号意义同前。

该式适用范围为:δy=10~150 MPa;r=40~70 mm;a=40~130 cm。若已知δy和r,将式(7-21)计算的Δ值代入式(7-22)求出a值。

4)孔距

预裂爆破的孔距与孔径有关,一般为孔径的10~14倍,岩石坚固时取小值。

5)预裂孔孔深

确定预裂孔孔深的原则是不留根底和不破坏台阶底岩体的完整性。因此,要根据爆破工程的实际情况选取孔深,即主要根据孔底爆破效果来确定预裂孔孔深。

6)预裂孔排列

预裂孔凿面钻孔方向与台阶坡倾斜方向一致称为平行排列[图7-38(a)]。采用这种排列平台要宽,以满足钻机钻孔的要求。有时由于受台宽的限制,需将预裂孔垂直布置[图7-38(b)]。

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图7-38 预裂孔排列

(a)倾斜孔预裂;(b)垂直孔预裂
1—预裂孔;2~4—主爆炮孔;5—缓冲孔(1~5亦表示起爆顺序)

7)装药结构

预裂爆破要求炸药在炮孔内均匀分布,故通常采用分段间隔不耦合装药。许多矿山的分段间隔不耦合装药采用导爆索捆绑的药卷组成药包串的办法,非常适用。由于炮孔底部夹制作用较大,易产生不满足要求的裂缝,因此可将孔底一段装药的密度加大,一般可增大2~3倍。

8)填塞长度

良好的孔口填塞是保持孔内高压爆炸气体所必需的。填塞过短而装药过高,有造成孔口炸成漏斗状的危险;过长的填塞会使装药重心过低,则难以使顶部形成完整的预裂缝。填塞长度与炮孔直径有关,通常可取炮孔直径的12~20倍。

9)预裂孔超前主爆炮孔起爆的间隔时间

为了确保降震作用,形成发育完整的预裂缝,必须将预裂孔超前主爆炮孔起爆,超前时间不能少于100 ms。

2.爆破效果及其评价

一般根据预裂缝的宽度、新壁面的平整程度、孔痕率以及减震效果等指标来衡量预裂爆破的效果。具体有以下几点:

(1)岩体在预裂面上形成贯通裂缝,其地表裂缝宽度不应小于1 cm。

(2)预裂面保持平整,孔壁不平度小于1.5 cm。

(3)孔痕率在硬岩中不少于80%,在软岩中不少于50%。

(4)减震效果应达到设计要求的百分率。

3.光面爆破与缓冲爆破

光面爆破与预裂爆破比较相似,也是采用在轮廓线处多打眼、密集布孔、少装药(不耦合装药)、同时起爆的爆破方式,其目的是在开挖的轮廓线处形成光滑平整的壁面,以减少超挖和欠挖。

缓冲爆破与预裂爆破都称为减震爆破,两者不同的是,预裂爆破于主爆炮孔之前起爆,在主爆炮孔与被保护岩体之间预先炸出一条裂缝。缓冲爆破则与主爆炮孔同时起爆(两者之间也有微差间隔时间),以达到减震的目的。

表7-10所示为国内多排孔微差挤压爆破参数,表7-11所示为国内部分露天矿山预裂爆破参数。

表7-10 国内多排孔微差挤压爆破参数

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